¿Cómo se construyen las presas?

Una presa es una estructura que suele construirse a través de un río o arroyo para crear un gran embalse detrás de ella. Las presas se utilizan para diversos fines de consumo humano, como el riego, la energía hidroeléctrica, la reducción de los picos de crecida y la mejora de la navegación.

Las presas también cuentan con obras adicionales como vertederos, válvulas y compuertas móviles que controlan el movimiento del agua aguas abajo. A veces están conectadas a estructuras de toma como canales, vías fluviales y tuberías para transportar el agua a lugares lejanos.

En ingeniería, las presas se dividen en diferentes categorías según el tipo de estructura, el caso de uso y los materiales utilizados para su construcción. En este artículo se analizan los diferentes tipos de presas y sus usos.

Los tipos de presas

Clasificamos las presas en diferentes tipos en función de sus usos, tipos estructurales y materiales utilizados en la construcción. La elección de un tipo concreto de presa depende de las condiciones de los cimientos, la accesibilidad del emplazamiento de la presa a las redes de transporte, la disponibilidad de materiales de construcción y los financiadores.

A continuación se presentan los tipos de presas más comunes en la construcción.

Arco de presa

Una presa de arco es una presa de hormigón curvada en forma de arco. La parte curvada apunta hacia el agua. Cuando la presión del agua presiona el arco, la presión del agua hace que se enderece ligeramente, reforzando así la estructura al empujar hacia atrás sus cimientos y pilares.

Las presas de arco son las más adecuadas para cañones y desfiladeros estrechos para soportar las tensiones de la estructura. Por lo general, las presas de arco son más delgadas que otras presas; por lo tanto, consumen menos materiales de construcción que otras presas. Debido a la pequeña anchura de la base de las presas de arco, tienen menos problemas con la presión de levantamiento, ya que sólo una pequeña parte de la carga de agua se transfiere a los cimientos.

Las presas de arco requieren mano de obra cualificada para su construcción y la velocidad de ésta suele ser prolongada. También necesitan estribos fuertes que puedan resistir el empuje.

Clasificamos las presas de arco en presa de radio constante, presa de radio variable y presa de ángulo constante.

En la presa de arco de radio constante, el radio del arco en la cara de aguas arriba o aguas abajo es continuo; en la presa de arco variable, el radio de la cara de aguas arriba cambia, y en la presa de arco de ángulo constante es una variación única de la presa de radio variable. Tiene diferentes anillos de arco horizontales en la cara de aguas arriba, pero todos estos anillos son del mismo ángulo central y tienen la misma magnitud en todas las cotas.

Presa de contrafuertes

Una presa de contrafuertes también se denomina presa hueca. Las presas de contrafuertes toman prestado el concepto de construcción de las presas de gravedad, salvo que las presas de contrafuertes utilizan muchos menos materiales de construcción. La pared de la presa de contrafuertes puede ser curva o recta.

Los contrafuertes del lado de aguas abajo soportan las zonas de tensión de la presa. Los contrafuertes están espaciados uniformemente para resistir la fuerza del agua que intenta empujar la presa.

Existen cinco tipos de presas de contrafuertes. Se trata de la presa de losa de cubierta, la de arco múltiple, la de columnas, la de cabeza maciza y la de contrafuertes de cúpula múltiple.

Podemos construir presas de contrafuertes en cimientos relativamente débiles, y no tienen problemas de levantamiento ni de drenaje de los cimientos. La presión de levantamiento que actúa sobre la presa de contrafuertes es también considerablemente menor que la de las presas de gravedad, lo que las hace más económicas. Las centrales eléctricas y los patios de maniobras también pueden colocarse entre los contrafuertes, lo que ahorra costes de construcción.

Cofferdam

Una ataguía es una estructura temporal para permitir el proceso de desvío de agua, deshidratación o represamiento en un área cerrada. La construcción de un recinto estanco permite bombear el agua para que los trabajos puedan desarrollarse en un entorno seguro y seco. 

Utilizamos ataguías para reparar y construir puentes, muelles y plataformas petrolíferas construidas en el agua.

Las ataguías pueden soportar presiones muy elevadas y se hacen hincando tablestacas de acero para formar un lecho impermeable. Las paredes de las ataguías deben ser lo suficientemente robustas para resistir las fuerzas horizontales del agua circundante. El diseño y la forma de las ataguías dependen del tipo de suelo, la zona de trabajo, la profundidad de la ataguía necesaria y las fluctuaciones del nivel del agua.

Las ataguías suelen desmantelarse tras la finalización de las obras.

Presa de retención

El objetivo principal de una presa de detención es regular el caudal y minimizar el impacto de la crecida en un canal de agua. A veces, las presas de detención también se construyen para recargar los sistemas de aguas subterráneas o atrapar sedimentos.

Las presas de detención almacenan agua durante largos periodos para el riego, la ganadería, la hidroelectricidad, el suministro de agua municipal y el ocio. En las zonas propensas a las inundaciones, las presas de detención se construyen en zonas más altas que la zona de inundación. El agua se acumula en la cuenca superior y se libera lentamente a un ritmo que las zonas de inundación y los canales pueden acomodar.

El peligro más importante de las presas de detención es el desbordamiento, por el que el agua en la presa supera la altura de la cresta de la misma. Los diseños deben tener en cuenta el desbordamiento, ya que supone un gran peligro para la estructura de la presa cuando se produce.

Presa de desvío

Una presa de derivación sirve para desviar el agua de su curso natural. El agua desviada se destina principalmente a abastecer sistemas de riego y embalses. Por lo general, las presas de detención no embalsan el agua como otras presas, sino que las aguas se desvían a través de diques, canales o tubos de desagüe.

Algunas presas de derivación se construyen para captar la escorrentía superficial y atrapar los sedimentos para facilitar el desvío de un curso de agua aguas abajo.

Dique de contención

Un dique de contención se construye con materiales de construcción excavados o residuos industriales. Los materiales se compactan para formar un muro con distintas composiciones de suelo. La presa es semiimpermeable, lo que impide la erosión por infiltración. La interacción y la fricción de los materiales aglutinan las partículas, formando una masa estable.

Las presas de terraplén se clasifican en presas rellenas de tierra y presas rellenas de roca. El núcleo de las presas de contención se rellena con un material impermeable, como arcilla u hormigón, para evitar que el agua se filtre. Las presas de terraplén son una buena opción, sobre todo para lugares con valles amplios.

Estas presas tienen una gran resistencia a los asentamientos y al movimiento del terreno, utilizan materiales disponibles localmente y son relativamente fáciles de construir.

Presa de gravedad

Una presa de gravedad es una presa masiva de hormigón o mampostería diseñada para resistir el peso del agua por su propio peso. Cada sección de la presa de gravedad es estable e independiente de otras secciones de la presa.

Estas presas necesitan cimientos rígidos con una gran resistencia a la carga para limitar la fuerza resultante del agua. Lo mejor es comprobar la capacidad portante del suelo sobre el que se apoyan los cimientos para asegurarse de que puede soportar el peso de la presa y del agua. 

Sin embargo, debido a la rigidez de las presas de gravedad, son propensas a agrietarse cuando hay un asentamiento diferencial. Las presas de gravedad también tienen una huella significativa que las hace susceptibles a las presiones de elevación que desestabilizan la presa.

A diferencia de las presas de terraplén, las presas de gravedad pueden tolerar pequeños desbordamientos, ya que el hormigón es resistente a la socavación.

Presa de almacenamiento

Las presas de almacenamiento se construyen para captar y almacenar agua, especialmente durante las estaciones lluviosas, para que el ganado la utilice durante la estación seca. También se utilizan presas de almacenamiento para el suministro de agua municipal, el riego, la hidroelectricidad y la irrigación. Estos son los tipos de presas más comunes.

También hay presas de almacenamiento únicas para atrapar arena y escombros. Las presas de almacenamiento de arena se construyen progresivamente en etapas a través de un arroyo. Deben ser lo suficientemente fuertes como para permitir que el agua pase por encima de sus crestas. Con el tiempo, la arena se amontona en capas detrás de la presa, lo que ayuda a almacenar el agua y evitar la evaporación. A continuación se puede extraer el agua a través de una tubería de desagüe, un pozo o el cuerpo de la presa.

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Cómo construir una presa

Las presas son maravillas de la ingeniería que almacenan grandes cantidades de agua para controlar las inundaciones, generar energía hidroeléctrica o fines recreativos. Pero, ¿cómo se construyen las presas?

La construcción de presas es un proceso complejo que necesita mucha mano de obra, materias primas y recursos. A continuación se detallan los pasos necesarios para la construcción de una presa.

1. Desviar el agua: El primer paso es desaguar la zona del río donde se construirá la presa. Los ingenieros lo hacen desviando el agua mediante túneles. Los túneles deben ser lo suficientemente profundos como para transportar el agua sin que haya escorrentía superficial. No es necesario vaciar el río, pero sí hacerlo lo suficientemente poco profundo para poder trabajar en él.
2. Preparar los cimientos de la presa: Si no has desviado suficientemente el agua del río, tienes que hacer una ataguía que te ayude a desviar el agua del río al túnel. Cuando construyas los cimientos, apila primero las rocas más pesadas y luego las más pequeñas para formar un lecho de cimentación firme.
3. Monta la estructura principal: Asegúrate de que no hay rocas sueltas en el lecho del río y construye un zócalo (cimientos de hormigón) para evitar que el agua se filtre por los bordes de la presa. El siguiente paso es la construcción real de la presa, en la que se construye la estructura principal a ambos lados de los cimientos. En la mayoría de los proyectos de construcción de presas se utiliza acero reforzado para que la presa sea resistente al flujo de agua.
4. Llenado del embalse: Tras construir la presa a la altura deseada, el siguiente paso es llenar el embalse. A continuación, tienes que probar si las válvulas y las compuertas funcionan y controlar el comportamiento de la presa recién construida.

Resumen

Ahora entiendes los tipos de presas disponibles y cómo construir una presa. Podemos utilizar las presas para fines domésticos, industriales y de riego. Las presas también se utilizan para la navegación y la hidroelectricidad, y podemos ver las presas como una muestra del ingenio humano.